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Optimale Schweissresultate.
Mit Schutzgasen von Westfalen.
Schweissen bedeutet das unlösbare Verbinden von Bauteilen unter Anwendung von Wärme und/oder Druck ggf. unter Verwendung von Zusatzwerkstoffen. Das Schmelzschweissen bildet die grösste Gruppe. Die Verbindung von Bauteilen durch Schweissen, Fügen und Löten ist in der modernen Fertigung nach wie vor unverzichtbar. Durch die Vielzahl und Komplexität der Prozesse werden die Anforderungen an die zu verwendenden Komponenten immer höher.
Wir beraten Sie zu Schweiss-, Schneid- und Laseranwendungen und erarbeiten gemeinsam mit Ihnen eine für Sie gewinnbringende Lösung.
Erfahren Sie mehr über die Schweissverfahren: Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG), Metall-Inertgas-Verfahren (MIG), Metall-Aktivgas-Schweissen (MAG).
Beim MSG-Löten wird als Zusatzwerkstoff ein Lot verwendet. Es können die gleichen Anlagen wie für das MSG-Schweissen eingesetzt werden.
Das, noch relativ neue, MSG-Wechselstromschweissen erzielt insbesondere beim Schweissen dünner Bleche hervorragende Ergebnisse: Durch den Wechsel in den negativen Strombereich wird mehr Energie zum Aufschmelzen der Drahtelektrode genutzt. So kann im Vergleich zum Gleichstromschweissen mehr Draht bei gleicher Stromstärke abgeschmolzen werden. Das verhindert das Durchbrennen bei dünnen Werkstoffen.
Eingesetzt wird das Wechselstromschweissen sowohl für un- und hochlegierte Stähle als auch für Aluminium. Perfekt abgestimmte Schutzgase wirken optimierend – zum Beispiel Argon He® 11 für die Bearbeitung von Aluminium und seinen Legierungen.
Eine weitere Form des MSG-Schweissens ist das MSG-Hochleistungsschweissen. Dieser Begriff ist ab einem Drahtvorschub von 15 Metern pro Minute gebräuchlich. Das MSG-Hochleistungsschweissen ist Resultat der Weiterentwicklung von Stromquellen und Schutzgasgemischen: So werden Abschmelzleistungen erreicht, die mit etwa 20 kg/h rund doppelt so hoch liegen wie bisher üblich.
Beim Plasmaschweissen schnürt eine Kupferdüse den Lichtbogen ein, der zwischen der Wolframelektrode und dem Werkstück brennt.
Formieren bezeichnet das Umspülen der Schweissnahtwurzel und der Wärmeeinflusszone mit Schutzgasen. Aufgabe der Gase ist es, die sauerstoffhaltige Atmosphäre zu verdrängen und eine hochwertige Oberfläche zu erzielen.
Dazu werden inerte Gase wie Argon oder reaktionsträge Gase wie Stickstoff sowie Gemische aus Stickstoff und Wasserstoff (Formiergase nach DIN EN ISO 14175) oder Argon und Wasserstoff eingesetzt. Die Wahl des Schutzgases hängt ab von den Werkstoffen, den Bauteilformen, der Art der Gaszuführung und den Schweissbedingungen. Besonders vielseitig kann Argon 4.6/4.8 zum Formieren genutzt werden. Im Prinzip kann sich bei jedem Schutzgas-Schweissverfahren die Notwendigkeit des Formierens ergeben. In der Praxis findet es jedoch überwiegend beim WIG-Schweissen Anwendung.
Flammrichten ist das sinnvollste Verfahren, um Schweissschrumpfungen schnell und werkstoffschonend zu beseitigen. Dazu eignet sich besonders die Acetylen-Sauerstoff-Flamme. Voraussetzung ist, dass Brennergröße und Brennerart optimal auf die Stärke des zu richtenden Bauteils abgestimmt sind.
Hinsichtlich der Schrumpfspannungen wird unterschieden in Querschrumpfung, Winkelschrumpfung und Längsschrumpfung. Schrumpfungen verkürzen die neben der Schweissnaht liegenden Materialzonen. Sie werden bei Kehlnähten durch die Winkelschrumpfung noch verstärkt. Die Verkürzungen direkt neben der Schweissnaht gehen in die langen Zonen im ungeschweissten Werkstoff über. Das führt zu Verwerfungen und Beulen in entfernten Werkstoffbereichen. Die zu langen Zonen müssen gestaucht werden; das Strecken verkürzter Zonen ist meist nicht möglich.
Das Prinzip des Flammrichtens beruht auf örtlich begrenzter Erwärmung des Materials in Verbindung mit einer Dehnungsbehinderung. Das bewirkt das Stauchen der erwärmten Bereiche und beim Erkalten ein Schrumpfen der zu langen Zonen. Der Schrumpfpunkt sollte nicht unnötig hoch erhitzt werden.
Wichtig ist, einen möglichst scharf umgrenzten Werkstoffbereich schnell auf ca. 600 bis 650 °C zu erwärmen. Das ist ausschliesslich mit der Acetylen-Sauerstoff-Flamme möglich, die im Vergleich zu anderen Brenngasen im höchsten Temperaturbereich arbeitet. Die erfolgreiche Anwendung setzt die Beachtung grundsätzlicher Regeln voraus. Dabei kommt es darauf an, die Ursache der Oberflächenveränderung zu erkennen. In der Regel sind es die beschriebenen Schrumpfungen.
Beim WIG-Schweissen brennt der Lichtbogen zwischen der Wolframelektrode und dem Werkstück. Ein inertes Gas umgibt die Elektrode und schützt Elektrode sowie Werkstück vor der Luft. Als inerte Gase werden Argon und Helium sowie deren Gemische eingesetzt.
| Verfahren | Einsetzbare Schutzgase | Werkstoffe / Anwendungsbereiche |
|---|---|---|
| Wolfram-Inertgasschweissen | Argon, Helium, Argon / Helium-Gemische | Alle schweissbaren Werkstoffe |
| Gleichstromschweissen von hochlegiertem Stahl zur Senkung des Delta-Ferrit-Anteils | Deltatig 2, Deltatig 3, Deltatig H2 | Hochlegierte Stähle |
| Wechselstromschweissen von Aluminium | Argonox, Argon He 11®, Argon He 31, Argon He 51 |
Das Verfahrensprinzip ist für das MAG- und das MIG-Schweissen identisch. Der Lichtbogen brennt zwischen einer abschmelzenden Drahtelektrode und dem Werkstück. Die Drahtelektrode bildet den Schweisszusatz. Sie wird durch ein Drahtvorschubgerät dem Werkstück zugeführt. Durch Widerstands- und Lichtbogenerwärmung schmilzt sie ab. Das Schutzgas strömt aus einer die Elektrode umgebenden Düse und schützt so den Lichtbogen und das Schmelzbad vor der atmosphärischen Luft. Gebräuchliche Drahtelektroden haben einen Durchmesser von 0,8 – 1,6 mm.
Beim MIG-Schweissen werden die Edelgase Argon und Helium und deren Gemische verwendet. Diese reagieren nicht mit den Grund- und Zusatzwerkstoffen. Deshalb wird das Verfahren vorzugsweise beim Schweißen von Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer, Titan und anderen Nichteisenmetallen eingesetzt.
Geringe Zusätze im Schutzgas verbessern die Stabilität des Lichtbogens und erhöhen die Schweissleistung
Beim MAG-Schweissen kommen aktive Gase zum Einsatz, die eine chemische Reaktion im Schweissgut bewirken. Dabei kann es sich sowohl um Kohlendioxid (MAGC) als auch um Mischgase (MAGM) handeln. Das MAGC-Verfahren ist jedoch mit großem Spritzerauswurf und eingeschränkter Schweissleistung verbunden. In der Praxis durchgesetzt hat sich deshalb das MAGM-Verfahren. Das Verfahren zeichnet sich durch sehr hohe Abschmelzleistung aus.
Beim Schutzgasschweissen schützt das Gas die Schweissstelle vor den Einwirkungen der atmosphärischen Luft. Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften der Schutzgase sind die Ionisierungsenergie, die Wärmeleitfähigkeit und das chemische Reaktionsverhalten.
Die Ionisierungsenergie ist die Energiemenge, die nötig ist, um ein Elektron von einem Atom zu lösen und damit den Lichtbogen elektrisch leitfähig zu machen. Ist die Ionisierungsenergie gering, lässt sich der Lichtbogen leicht zünden und brennt stabil. Die Ionisierungsenergie, die verbraucht wird, um ein Elektron herauszulösen, wird am Werkstück durch Rekombination mit einem Elektron freigesetzt. Diese Energie steht dann für den Schweissprozess zur Verfügung. Gase, die aufgrund ihrer geringen Ionisierungsenergie einen stabilen Lichtbogen erzeugen, übertragen auf der anderen Seite die Energie nicht so gut auf das Werkstück.
Ein anderer Mechanismus der Energieübertragung ist die Wärmeleitung, die selbstverständlich von der Wärmeleitfähigkeit der Gase abhängt. Das chemische Verhalten der Gase unterteilt sich aus schweisstechnischer Sicht in inert, oxidierend oder reduzierend. Bei oxidierenden Gasen entsteht ein Abbrand von Legierungselementen, der jedoch bei richtiger Gaseauswahl in der Regel zu vernachlässigen ist.
Im Wesentlichen unterscheidet man zwischen Metall- und Wolfram-Schutzgasschweissen. Beim Metall-Schutzgasschweissen (MSG-Wechselstrom- bzw. MSG-Hochleistungs-Schweißen) werden abschmelzende Drahtelektroden als Zusatzwerkstoff verwendet. Das Verfahren unterscheidet sich nach Art des verwendeten Gases in Metall-Aktivgas- (MAG) und Metall-Inertgas- (MIG) Schweissen. Im Gegensatz zur abschmelzenden Elektrode beim Metall-Schutzgasschweissen wird beim Wolfram-Schutzgasschweissen mit einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode gearbeitet. Dieses Verfahren wird ebenfalls in zwei Arten unterteilt: in Wolfram-Inertgas- (WIG) Schweissen und Wolfram-Plasma- (WP) Schweissen.
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